FACULTAD DE AGRONOMIA
Doctorado en Ciencias de la Agroecología
Trabajo de tesis
Generación de información y agrotecnologías para la reconversión agroecológica de agroecosistemas de agricultura familiar en la región occidental de Panamá
AUTORA
Gladys Isabel González Dufau
ASESORES
Ph.D. Arnulfo José Monzón Centeno Ph.D. Julio Santamaría Guerra
Managua, Nicaragua
Abril, 2021
UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA
FACULTAD DE AGRONOMIA
Doctorado en Ciencias de la Agroecología
Trabajo de tesis
Generación de información y agrotecnologías para la reconversión agroecológica de agroecosistemas de agricultura familiar en la región occidental de Panamá
AUTORA
Gladys Isabel González Dufau
ASESORES
Ph.D. Arnulfo José Monzón Centeno Ph.D. Julio Santamaría Guerra
Presentado a la consideración del honorable comité evaluador como requisito parcial para optar al título de Doctor en Ciencias en Agroecología
Managua, Nicaragua
Abril, 2021
Hoja de aprobación del Tribunal Examinador
Este trabajo de graduación fue evaluado y aprobado por el honorable comité evaluador designado por la decanatura de la Facultad de Agronomía, como requisito parcial para optar al
título profesional de:
Doctor en Ciencias de la Agroecología
Miembros del Comité evaluador
Dr. Dennis José Salazar Centeno Presidente
Dr. Edgardo Salvador Jiménez Martínez Secretario
Dr. Francisco Salmerón Miranda Vocal
Lugar y fecha (día/ mes/ año): Managua, Nicaragua; 28 de abril de 2021
i
DEDICATORIA
A mi madre Elsa María Dufau A mi padre Emilio Enrique González A mis cómplices de vida:
Julio, Julio Alejandro, Bruno Enrique, Gabriel Andrés
ii
AGRADECIMIENTO
Mi agradecimiento va en primer lugar al IDIAP por darme la oportunidad de realizar los estudios doctorales y utilizar la información generada en los proyectos de investigación e innovación en los cuales participé durante los años de estudio, como gerente y como investigadora agrícola.
En ese sentido, mis estudios están alineados con las prioridades institucionales establecidas en el Plan Estratégico, especialmente en cuanto a formación de talentos humanos en enfoques y disciplinas emergentes.
Agradezco a mis supervisores doctores Arnulfo Monzón Centeno y Julio Santamaría Guerra, quienes supieron guiar conceptual y metodológicamente el proceso de indagación científica, y con su rigurosidad revisaron diligentemente mis escritos para cumplir con los requisitos del programa de doctorado.
Agradezco al cuerpo docente de la UNA, en especial a los que generosamente compartieron sus saberes y experiencias en los cursos y seminarios, lo cual nos permitió reflexionar críticamente sobre la agroecología como ciencia, práctica y movimiento social.
A mis colegas de cohorte en el doctorado de Agroecología, quienes me ofrecieron siempre su amistad y apoyo y con quienes tuvimos la oportunidad de compartir inquietudes y alegrías en un ambiente familiar.
A los compañeros de trabajo del núcleo de investigación agroecológica del Centro de Innovación Agropecuaria de la CNB por su colaboración para la realización de esta investigación y por su compromiso con el trabajo en equipo.
Por último, y no por eso menos importante, agradezco a las productoras y los productores que nos permitieron entrar en sus hogares y predios, de quienes aprendí a encontrar respuestas pertinentes a nuestras preguntas de investigación pensando que las soluciones serán relevantes para el escalamiento de la Agroecología en sus territorios.
iii
INDICE DE CONTENIDO
SECCIÓN PÁGINA
DEDICATORIA i
AGRADECIMIENTO ii
ÍNDICE DE CUADROS v
ÍNDICE DE FIGURAS vi
ÍNDICE DE ANEXOS vii
RESUMEN viii
ABSTRACT ix
I. INTRODUCCIÓN 1
II. OBJETIVOS 6
2.1. Objetivo general 6
2.2. Objetivos específicos 6
III. MARCO DE REFERENCIA 7
3.1. Biodiversidad, funciones ecológicas y servicios ecosistémicos 7
3.2. Interacciones multitróficas 10
3.3. Reconversión agroecológica 13
IV. MATERIALES Y MÉTODOS 17
4.1 Caracterización de sistemas e identificación de factores críticos 17 4.2. Estado de la biodiversidad y la calidad del suelo de los sistemas productivos
caracterizados 18
4.3. Colecta e identificación de reguladores naturales de las principales plagas 20 4.4. Evaluación y selección de reguladores naturales de las principales plagas 21 4.4.1 Potencial biótico de la plaga Trialeurodes vaporariorum 22 4.4.2 Parasitoidismo de Eretmocerus eremicus sobre Trialeurodes vaporariorum en
pimentón y tomate 22
4.4.3 Parasitoidismo de Diadegma insulare sobre Plutella xylostella en repollo 22 4.4.4 Potencial patogénico de Beauveria bassiana y Cordyceps javanica sobre Tuta
absoluta en tomate e Hypothenemus hampei en café 23
4.5 Manejo agroecológico de la broca del café Hypothenemus hampei 24
V. RESULTADOS 27
5.1. Caracterización de sistemas e identificación de factores críticos 27
iv
5.2 Estado de la biodiversidad y la calidad de suelo de los sistemas productivos
caracterizados 29
5.3. Colecta e identificación de reguladores naturales de las principales plagas 36
5.4 Evaluación y selección de reguladores naturales 42
5.4.1. Potencial biótico de la plaga Trialeurodes vaporariorum - Parámetros
demográficos 42
5.4.2. Parasitoidismo de Eretmocerus eremicus y Trialeurodes vaporariorum en
pimentón y tomate 44
5.4.3. Parasitoidismo de Diadegma insulare sobre Plutella xylostella en repollo 48 5.4.4 Potencial patogénico de cepas nativas de Beauveria bassiana y Cordyceps
javanica sobre Tuta absoluta en tomate e Hypothenemus hampei en café 51 5.5 Manejo agroecológico de la broca del café Hypothenemus hampei 54
Captura de H. hampei en trampas artesanales 54
Mortalidad de broca en campo por Beauveria bassiana 55
Monitoreo de la infestación por Hypothenemus hampei en Cerro Tula 56 Efecto del manejo ecológico del cultivo en la cosecha de café pergamino 57
VI. CONCLUSIONES 59
VII. RECOMENDACIONES 60
VIII. LITERATURA CITADA 61
IX. ANEXOS 73
v
ÍNDICE DE CUADROS
CUADRO PÁGINA 1. Tipología de sistemas productivos en las tierras altas de la Región occidental de la
República de Panamá 28
2. Sistemas seleccionados según tipología de sistemas productivos hortícolas en las tierras
altas de la Región Occidental de la República de Panamá 30
3. Indicador de calidad de suelo (CS) de seis sistemas productivos de la Región
Occidental de la República de Panamá 30
4. Índices de biodiversidad arbórea de seis sistemas productivos de la Región
Occidental de la República de Panamá 32
5. Índices de biodiversidad de la mesofauna de seis sistemas productivos de la Región
Occidental de la República de Panamá. 2021 33
6. Índices de la macrofauna de seis sistemas productivos de la Región Occidental de la
República de Panamá 35
7. Indicador de biodiversidad (B) de seis sistemas productivos de la Región
Occidental de la República de Panamá 36
8. Principales organismos herbívoros de cultivos en los sistemas de agricultura
familiar de la Región Occidental de la República de Panamá 37 9. Reguladores naturales colectados en los sistemas de producción de la agricultura
familiar en las tierras altas de la Región Occidental, Panamá. 39 10. Parámetros reproductivos de la mosca blanca Trialeurodes vaporariorum en dos
especies de planta hospedera. Estación Experimental de Cerro Punta, IDIAP,
República de Panamá 43
11. Desarrollo de estadios preimaginal (días) de Trialeurodes vaporariorum en tomate y papa. Estación Experimental de Cerro Punta, IDIAP, República de Panamá 44 12. Parámetros de historia de vida de Eretmocerus eremicus al desarrollarse en diferentes
plantas hospederas. Estación Experimental de Cerro Punta, IDIAP, República de
Panamá 45
13. Parámetros demográficos de Eretmocerus eremicus en tomate y pimentón como plantas alimenticias hospederas. Estación Experimental de Cerro Punta, IDIAP,
República de Panamá 46
14. Efecto de la planta hospedera de Trialeurodes vaporariorum sobre el largo de la tibia de Eretmocerus eremicus. Estación Experimental de Cerro Punta, IDIAP,
República de Panamá 47
15. Mortalidad, TL50 y TG50 de los aislados de hongos entomopatógenos afectando insectos de la broca del café (Hypothenemus hampei). Laboratorio de Entomología,
IDIAP, República de Panamá. 53
vi
ÍNDICE DE FIGURAS
FIGURA PÁGINA 1. Interacciones multitróficas e intervenciones antropogénicas 12 2. Valores a escala de los índices de biodiversidad arbórea de seis sistemas productivos
de la Región Occidental de la República de Panamá. 33
3. Valores a escala de índices de biodiversidad de la mesofauna de seis sistemas de
producción de la Región Occidental de la República de Panamá. 34 4. Valores a escala de los índices de macrofauna de seis sistemas productivos de la Región
Occidental de la República de Panamá. 35
5. Fluctuación poblacional de Plutella xylostella y parasitoidismo por Diadegma insulare.
Estación Experimental de Cerro Punta, IDIAP. República de Panamá.2021 49 6. Defoliación promedio por Plutella xylostella en cultivares de repollo. Estación
Experimental de Cerro Punta, IDIAP, República de Panamá. 50 7. Porcentaje de parasitoidismo de Diadegma insulare sobre Plutella xylostella por
cultivares de repollo. Estación Experimental de Cerro Punta, IDIAP, República de
Panamá. 51
8. Mortalidad y TL50 de aislados de hongos entomopatógenos nativos sobre Tuta
absoluta. Laboratorio de Entomología, IDIAP, República de Panamá. 52 9. Cantidad de brocas capturadas en trampas artesanales. Cerro Tula, Comarca
Ngäbe-Buglé. República de Panamá. 54
10. Promedio de granos micosados por aislados de B. bassiana. Cerro Tula, Comarca
Ngäbe-Buglé. República de Panamá. 55
11. Porcentaje de infestación por Hypothenemus hampei y porcentaje de granos micelados.
Cerro Tula, Comarca Ngäbe-Buglé. República de Panamá. 56
12. Porcentaje de infestación por broca del café (Hypothenemus hampei). Cerro Tula,
Comarca Ngäbe-Buglé. República de Panamá. 57
13. Cosecha de café (Latas de café pergamino) en Cerro Tula, Comarca Ngäbe-Buglé.
República de Panamá 58
vii
ÍNDICE DE ANEXOS
ANEXO PÁGINA 1. Guía para la entrevista semiestructurada con informantes claves. Tierras Altas
de la Región Occidental, Panamá
76
2. Valores de la escala para calificar los parámetros de las variables que integran
los indicadores calidad de suelo y biodiversidad 77
3. Publicaciones realizadas
80
viii RESUMEN
Para conocer el estado de biodiversidad en agroecosistemas de agricultura familiar y generar información y tecnologías apropiadas para su reconversión agroecológica, se caracterizaron los tipos de sistemas hortícolas y los factores críticos que afectan su desempeño. Se seleccionaron seis sistemas representativos de la tipología propuesta y se compararon sus indicadores de calidad de suelo y biodiversidad. Se evidenciaron diferencias de los sistemas orgánico y orgánico ecológico, al compararse con los sistemas convencionales en cuanto a la calidad del suelo y estado de la biodiversidad. Se colectaron 28 especies de depredadores, 14 de parasitoides, 5 polinizadores, 6 hongos benéficos; reguladores de 19 plagas hortícolas y del café.
Se evaluó el desempeño de los reguladores Diadegma insulare (Cresson), parasitoide sobre Plutella xylostella (Linnaeus) y Eretmocerus eremicus (Rose & Zolnerowich) parasitoide de Trialeurodes vaporariorum (Westwood), en diferentes cultivos y cultivares. De los hongos entomopatógenos se aislaron e identificaron 35 cepas nativas y se determinó el potencial patogénico de Beauveria bassiana (Bals & Vuils) y Cordyceps javanica (Frieder & Bally) Samson & Hywel-Jones, sobre Tuta absoluta (Meyrick) en tomate y de B. bassiana (Bals &
Vuils) sobre Hypothenemus hampei (Ferrari) en el cultivo del café, seleccionándose tres aislados con alto potencial patogénico. Se evaluó la eficacia biológica de las mejores cepas nativas y otras prácticas sanitarias y de manejo agroecológico de la broca del café, en la localidad de Cerro Tula, Comarca Ngäbe-Buglè (CNB). La eficacia biológica de los aislados nativos de B.
bassiana (Bals & Vuils), en acción sinérgica con otras prácticas sanitarias y ecológicas, disminuyeron la infestación de broca en 84.66 %, manteniéndola por debajo de 5 %, durante cuatro años consecutivos, aumentando en 380 % la producción de café. Se presentan conclusiones en función de los objetivos del estudio y se recomienda un modo de intervención en el ámbito territorial, para formular una estrategia de escalamiento de la agroecología.
Palabras clave: Control biológico, reguladores naturales, microorganismos nativos y servicios ecosistémicos
ix ABSTRACT
To know the state of biodiversity in agroecosystems of family agriculture and to generate information and appropriate technologies for their agroecological reconversion, the types of horticultural systems and the critical factors that affect their performance were characterized.
Six representative systems of the proposed typology were selected and their indicators of soil quality and biodiversity were compared. Differences of organic and organic-ecological systems were evidenced, when compared with conventional systems in terms of soil quality and state of biodiversity. During the study, 28 species of predators, 14 of parasitoids, 5 pollinators, 6 beneficial fungi were collected; which are regulators of 19 horticultural and coffee pests. The performance of the regulators Diadegma insulare (Cresson), parasitoid on Plutella xylostella (Linnaeus) and Eretmocerus eremicus (Rose & Zolnerowich) parasitoid of Trialeurodes vaporariorum (Westwood) was evaluated in different crops and cultivars. Of those entomopathogenic fungi, 35 native strains were isolated and identified and the pathogenic potential of Beauveria bassiana (Bals & Vuils) and Cordyceps javanica (Frieder & Bally) Samson & Hywel-Jones, on Tuta absoluta (Meyrick) in tomato and of B. bassiana (Bals &
Vuils) on Hypothenemus hampei (Ferrari) in coffee cultivation, selecting three isolates with high pathogenic potential. The biological efficacy of the best native strains and other sanitary and agroecological management practices of the coffee borer were evaluated in the town of Cerro Tula, Comarca Ngäbe-Buglè (CNB). The biological efficacy of the native isolates of B. bassiana (Bals & Vuils), in synergistic action with other sanitary and ecological practices, decreased CBB infestation by 84.66%, keeping it below 5%, during four consecutive years, increasing coffee production by 380%. Conclusions are presented based on the objectives of the study and a mode of intervention in the territorial scope is recommended, to formulate a strategy for scaling up agroecology.
Keywords: Biological control, natural enemies, native microorganims, ecosystem services
1
I. INTRODUCCIÓN
Desde mediados del siglo pasado la agricultura industrial productivista es cuestionada por sus efectos en el ambiente, los ecosistemas, la salud humana y por el agotamiento del patrón de consumo energético basado en el uso intensivo de insumos y energía derivados de combustibles fósiles. Globalmente, la variabilidad climática, por efecto de la acción humana especialmente en la producción de Gases de Efecto Invernadero y la disminución de la cobertura boscosa, se han convertido en factores importantes de vulnerabilidad para las actividades agro productivas (Santamaría-Guerra y González Dufau, 2016).
En el caso de Panamá, el desarrollo rural ha transitado desde el modelo primario exportador (República bananera), pasando por la sustitución de exportaciones en la década de los 70 y la aplicación de las políticas neoliberales, especialmente a partir de la invasión norteamericana y la restauración del poder oligárquico en 1989/90 (Santamaría-Guerra y González Dufau, 2016).
El efecto de las políticas neoliberales para la agricultura se refleja en los indicadores socioeconómicos de esta actividad. Entre 1994 y 2013 el aporte de la agricultura al PIB en Panamá pasó de 7.24 % a 2.38 %, por efecto de un mayor dinamismo del crecimiento de otros sectores, ya que mientras en esos 19 años el PIB nacional creció un acumulado de 184.01 %, la agricultura (PIBA) sólo lo hizo en un 55.78 %. Como consecuencia de esa falta de dinamismo y de políticas públicas que favorezcan la producción de alimentos para el mercado interno, sigue siendo deficitaria con relación a la demanda efectiva en arroz (Oryza sativa L.) (-25 %), frijoles (Phaseolus vulgaris L.) (-50 %), leche (-30 %), maíz (Zea mays L.) (-75 %), papa (Solanum tuberosum L.) (-50 %), cebolla (Allium cepa L.) (-60 %), entre otros. El déficit es aún mayor en lo que corresponde a la satisfacción de las necesidades alimentarias de la población, especialmente del 22.1 % de la población que sobrevive con ingresos por debajo de la línea de pobreza (PNUD 2018).
La Región Occidental (RO) de Panamá que incluye las provincias de Chiriquí y Bocas del Toro y la Comarca Ngäbe-Buglè, tiene una superficie de 18,159.6 km² dividido por la gran Cordillera de Talamanca cuya elevación más alta es el volcán Barú con 3.474 metros de altura sobre el nivel del mar. La economía de la RO se basa principalmente en la producción agrícola y ganadera, siendo los principales cultivos agrícolas el guineo (Musa paradisiaca L.), arroz (Oriza sativa, L), cacao (Theobroma cacao L.), café (Coffea arabica L. / C. canephora L.), frijol
2
(Phaseolus vulgaris L), yuca (Manihot esculenta L.) y hortalizas producidas en las tierras altas, que comprenden elevaciones superiores a los 900 msnm. Esta región tiene zonas de vida con bosque pluvial montano, bosque pluvial montano bajo, bosque pluvial pre-montano, bosque húmedo pre-montano, bosque muy húmedo montano bajo, según la clasificación de Holdridge (1978).
La provincia de Chiriquí, considerada el granero de la República de Panamá, concentra la mayor parte de la producción agropecuaria del país, con una estructura de la tenencia de la tierra en la cual sus productores representan solamente el 14 % del total de productores agropecuarios del país, el 59.39 % de ellos, poseen menos de 10 hectáreas y dependen por completo de las actividades agropecuarias para su sustento, lo cual los ubica en la categoría de pequeños agricultores familiares (INEC, 2010).
El 88.11 % de las principales hortalizas que se producen en el país, se producen en la provincia de Chiriquí y de estas, el 98.6 % corresponde a sistemas productivos hortícolas de tierras altas (≥ 900 msnm) (MIDA, 2017).
Según datos del Ministerio de Desarrollo Agropecuario de Panamá (MIDA), la producción hortícola en Chiriquí se ha reducido en 60 % en los últimos cinco años, pasando de 4757.8 ha-1 cultivadas en el 2010 a 1960.5 ha en el 2014. Los cultivos más afectados son zanahoria (Dacus carota L.) (-96 %), cebolla (Apium cepa L.) y apio (Apium graveolens L.) (-73 %), tomate (Solanum esculentum L.) y lechuga (Lactuca sativa L.) (-57 %) (MIDA, 2017). Las causas de esta drástica disminución son el aumento de los costos de producción, la afectación de los cultivos por plagas sumado a la variabilidad climática y el efecto de políticas públicas neoliberales de disminución de aranceles y apertura a las importaciones especialmente en momentos en que se realiza la cosecha de la producción nacional (Santamaría-Guerra y González Dufau, 2016).
La Comarca Ngäbe-Buglè (CNB) es otro territorio importante en la RO, es la reserva indígena que pertenece por ley, a los pueblos originarios Ngäbe y Buglè, que ocupa un área de 13,100 Km2, localizado geográficamente en la zona de confluencia de las provincias de Chiriquí, Veraguas y Bocas del Toro (González Dufau, Santamaría-Guerra y Rojas, 2019).
3
El sustento de vida del pueblo Ngäbe-Buglè se basa en la agricultura familiar tradicional, su condición de vida ha empeorado drásticamente a causa de la progresiva deforestación y de la degradación de sus suelos; debido a la práctica de la agricultura de roza y quema, y al aprovechamiento inapropiados de los recursos naturales (ANAM-GTZ, 2003). Esta situación, ha contribuido a que las bases naturales de su vida empeoren críticamente. Los Ngäbe-Buglè actuales no manejan el suelo para controlar la fertilidad, sino que reaccionan a los cambios naturales de ésta por medio de su desplazamiento espacial horizontal, en una agricultura itinerante.
En la CNB, la dieta familiar se compone principalmente de arroz, maíz, frijol, yuca, ñame (Dioscorea alata L.), y café, productos que se siembran en pequeñas parcelas, con plantas bastantes débiles y muy bajos rendimientos. Otros alimentos cuyo consumo depende de la temporada del año, son el bodá (Chamaedorea tepejilote Liebm. ex Mart.), el membrillo (Cydonia vulgaris (Mill.) y frutales como guineo (Musa x paradisiaca (L.)), mango (Mangifera indica L.), naranja (Citrus sinensis (L.) Osbeck), aguacate (Persea americana Mill.) y pixbae (Bactris gasipaes Kunth) (González et al., 2019).
En la CNB las técnicas utilizadas en la explotación de la tierra son muy rudimentarias, practicando el método de roza, corte o desmonte y quema, para luego sembrar y cosechar, con un ciclo de rotación de cuatro años, en la medida en que se pierde la fertilidad del suelo, ocurre la migración a otras parcelas. Las parcelas familiares pueden ser de 1.0 a 1.5 hay utilizan mano de obra familiar. Además, la producción agropecuaria no cubre la necesidad alimentaria de la población (IDIAP, 2009).
Los cultivos perennes de mayor importancia económica para la población de la CNB son el guineo (Musa x paradisiaca L.), café (Coffea spp. L.) y cacao (Theobroma cacao L.), en cuanto al número de explotaciones que se dedican a producir estos rubros. El café es uno de los rubros que más recursos económicos provee a las familias productoras. Por otra parte, la producción de café en Panamá, según datos del MIDA (2017), involucra a 7,576 productores, que cultivan 19,364 haa nivel nacional. De estos, el 52 % se cultiva en la RO, especialmente en las tierras altas de Chiriquí con 9,000 ha y en la CNB con 1,100 ha y cerca de 500 productores. Según (Palacio, Santamaría Guerra, Torres, Sánchez, y González Dufau, 2014), 383 caficultores con un núcleo familiar compuesto de ocho personas, poseen en promedio 16.12 ha de tierra, de las
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cuales dedican 4.96 a cultivos y el resto a otras actividades como la ganadería y bosque de protección.
La superficie del cultivo de café es en promedio de 2.38 ha por familia, con un rango de 0.25 a 5.5 ha. La producción promedio de café en pergamino seco por productor es de 104 kg y un rango de 8 a 464 kg. El 91 % de los productores no usa fertilizante y el 96 % no usa plaguicidas.
El 74 % de los productores consideran que la afectación del cultivo de café por plagas y enfermedades es alta. Un estudio realizado mediante la aplicación de una encuesta estructurada a fincas representativas de producción de café en la CNB permitió detectar la incidencia de Ojo de gallo (Mycena citricolor (Berkeley & Curtis)) y Roya (Hemileia vastatrix (Berk & Broome)), Broca (Hypothenemus hampei (Ferrari)) Cercóspora (Cercospora coffeicola (Cooke) J. A Stevens y Wellman), minador de hojas (Leucoptera coffeella (Guérin-Méneville & Perrottet), mal de hilacha (Pellicularia koleroga Cooke) y antracnosis (Colletotrichum kahawae J.M.
Waller & Bridge). Se ha registrado infestación de broca del café hasta de 29 % en cafetales, con una tendencia a incrementarse si no se toman las medidas apropiadas (Palacios et al. (2014).
De manera general, los productores de Chiriquí y la CNB han tenido que modificar sus prácticas de cultivo para atender las regulaciones sanitarias y las exigencias del mercado por productos inocuos. Los productores en las tierras altas chiricanas, sustituyen insumos sintéticos por bioinsumos, sin cambiar la dependencia externa y manteniendo prácticas de monocultivo en campos poco diversificados, siguiendo rotaciones influenciadas por la demanda del mercado y en un territorio estructurado con base en la intensificación productivista, lo que los mantiene en condición de vulnerabilidad (Santamaría-Guerra y González Dufau, 2016).
Por otra parte, tanto la producción orgánica de hortalizas en las tierras altas chiricanas como los sistemas tradicionales de agricultura familiar en la CNB, enfrentan dificultades para consolidarse como un modelo de producción duradero, debido a que se mantienen dependientes de bioinsumos externos, en su mayoría importados, así como por la falta de criterios técnico científicos para el manejo de la biodiversidad funcional, la rotación de cultivos y el manejo sostenible del suelo y los recursos naturales disponibles en el entorno.
Este estudio se realiza como parte de los requisitos para obtener el grado académico de Doctor en Ciencias de la Agroecología en la Universidad Nacional Agraria de Nicaragua, con el propósito de generar información relevante sobre el estado de la biodiversidad y tecnologías
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apropiadas para la reconversión agroecológica de agroecosistemas de la agricultura familiar, de las tierras altas la región occidental de Panamá y recomendar un modo de intervención para formular participativamente una estrategia para la reconversión agroecológica de estos sistemas, contribuyendo así a la soberanía y seguridad alimentaria y nutricional de las familias rurales y a la sostenibilidad de sus modos de vida.
En un contexto de vulnerabilidad, pérdida de competitividad y sostenibilidad de la producción de alimentos y de disminución de la superficie sembrada, debido a altos costos de producción, degradación de suelos y aguas, variabilidad climática, y políticas públicas que privilegian las importaciones, la hipótesis de trabajo que guía este estudio tiene como premisa que las relaciones entre funciones ecológicas, servicios ecosistémicos y prácticas antropogénicas, pueden restaurarse mediante la incorporación de tecnologías y prácticas agroecológicas contexto específicas, orientadas a reconstruir el equilibrio dinámico de los agroecosistemas con la naturaleza, y contribuir a la sostenibilidad de los modos de vida que de ellos dependen.
Para guiar el estudio se formularon las siguientes preguntas de investigación:
1. ¿Qué tipos de sistemas productivos se pueden diferenciar en las tierras altas de la RO de Panamá?
2. ¿Cuáles son los factores críticos que explican la situación de vulnerabilidad de los sistemas productivos de la agricultura familiar en RO de Panamá?
3. ¿Cómo se encuentran los mecanismos de auto regulación de plagas en agroecosistemas de las tierras altas de RO de Panamá?
4. ¿De qué manera la manipulación de los reguladores naturales afecta la incidencia y severidad de plagas en sistemas productivos de la agricultura familiar de la RO de Panamá?
5. ¿De qué modo se puede formular de manera participativa una estrategia para el escalamiento de la agroecología en los sistemas productivos de la agricultura familiar en la RO de Panamá y cuáles serían sus principales acciones constitutivas?
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II. OBJETIVOS 2.1 Objetivo general
Generar información relevante sobre el estado de la biodiversidad y tecnologías apropiadas para la reconversión agroecológica de agroecosistemas de la agricultura familiar, de las tierras altas la región occidental de Panamá.
2.2 Objetivos específicos
Caracterizar los sistemas productivos de agricultura familiar en las tierras altas de la Región Occidental de Panamá e identificar los factores críticos que afectan su desempeño.
Comparar el estado de la biodiversidad y la calidad del suelo de los sistemas productivos caracterizados y establecer sus diferencias contrastantes.
Identificar los reguladores naturales de las principales plagas que afectan los sistemas productivos caracterizados.
Evaluar reguladores naturales de las principales plagas de cultivos hortícolas y del café, que puedan ser incluidos en una estrategia de reconversión agroecológica.
Determinar la efectividad del manejo agroecológico de Hypothenemus hampei utilizando cepas nativas de hongos entomopatógenos seleccionados.
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III. MARCO DE REFERENCIA 3.1 Biodiversidad, funciones ecológicas y servicios ecosistémicos
Desde la comprensión sistémica de la vida y de los procesos biológicos, la dinámica de creación y reconversión de los agroecosistemas es un continuum mediante el cual se reemplazan y transforman sus componentes e interacciones. Según Capra (2002, p.79), “los sistemas vivos son redes autogeneradas, lo que significa que su patrón de organización es un patrón en red, en el que cada componente contribuye a la producción de otro componente”.
De acuerdo con Vázquez, Matienzo, Veitía y Alfonso (2008), la biodiversidad incluye el total de especies de organismos vivos y sus relaciones que la integran; es decir se refiere a todas las especies de plantas, animales y microorganismos que existen e interactúan recíprocamente en un ecosistema, incluyendo la variedad genética asociada a dichas especies y a los ecosistemas en que se encuentran, así como el intercambio con otros ecosistemas. De manera que en su sentido más amplio la biodiversidad se refiere a la variabilidad de la vida en todas sus formas y niveles (Goombridge, 1992).
De acuerdo a Vásquez, Matienzo y Griffon (2014), una clasificación de los componentes de la biodiversidad, por sus funciones generales en los agroecosistemas, que facilita el rediseño agroecológico y que actualiza propuestas previas de clasificación, es la siguiente:
Biodiversidad productiva: cultivos, ganadería, forestales, ornamentales, flores y otros rubros productivos que el agricultor planifica y utiliza para la comercialización y el autoabastecimiento;
Biodiversidad asociada: polinizadores, organismos nocivos herbívoros, parásitos y patógenos, reguladores naturales, biota rizosférica, microbiota epifítica y otros elementos que se relacionan directamente con la biota productiva y la auxiliar, sea con funciones negativas o positivas;
Biodiversidad auxiliar: vegetación no cultivada como la cerca viva, arboledas, corredores ecológicos, barreras vivas y otras que realizan funciones auxiliares a la productiva y asociada; también los animales para labores y los abonos orgánicos, biopreparados de plantas y reservorios de entomófagos y otros productos biológicos que se elaboran a partir de la biota local y contribuyen con funciones auxiliares con la biota productiva; y
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Biodiversidad introducida: abonos orgánicos, micorrizas, controladores biológicos y otros elementos en forma de bioproductos que se introducen en el sistema para contribuir a la productividad.
Los agroecosistemas están en cambio constante, debido a las diferentes prácticas agronómicas que realizan las agricultoras y los agricultores, lo cual depende de las características de la actividad productiva, la experiencia del productor, sus necesidades, aspiraciones, exigencia del mercado, entre otros factores, los que también reciben influencia del suprasistema territorial en el cual están ubicados.
Todos estos cambios de origen antropogénico, tienen una contribución importante sobre la agrobiodiversidad, la que puede ser beneficiada o perjudicada, según como sean conducidos y el grado de heterogeneidad que se logre.
Dada la diversidad de formas de vida en los agroecosistemas, se trata de relaciones complejas entre ellas y los hábitats, que asumen la forma de sinergias, complementariedad, interdependencia y competencia y cuyos resultados son las llamadas propiedades emergentes como la estabilidad, la resiliencia y la sostenibilidad entre otras (Titonelli, 2014). Por otra parte, en el manejo de la agrobiodiversidad es importante comprender las relaciones tróficas, principalmente entre las plantas cultivadas, las plagas u organismos nocivos y los biorreguladores naturales.
En sus interacciones, las diferentes formas de vida desarrollan procesos ecológicos que son según Altieri (1996), los siguientes:
Procesos energéticos. La energía que ingresa como luz solar y se transforma mediante la fotosíntesis y la cadena alimenticia (consumo). El trabajo humano y animal, los insumos de energía mecanizada, el contenido energético de los agroquímicos.
Procesos bioquímicos. Los principales insumos bioquímicos de un agroecosistema son los nutrientes liberados por el suelo, la fijación de nitrógeno, los nutrientes de la lluvia y el agua, los fertilizantes, los alimentos del hombre y los animales. Los procesos son diversos y por ello los nutrientes se mueven cíclicamente a través del agroecosistema.
Ejemplo son el ciclo del nitrógeno, fósforo y potasio; los derivados del abonado de los cultivos; de los restos de cosecha y del ganado de las asociaciones de cultivos e incluso del ganado (policultivos, agroforestería, silvopastoriles).
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Procesos hidrológicos. El agua es una parte fundamental en los agroecosistemas y su rol es decisivo. Los procesos hidrológicos principales son el papel fisiológico, la relación con los nutrientes, la lixiviación y la erosión. Además, el agua que consumen las personas y los animales generan procesos. También el agua como vehículo para la diseminación de disímiles organismos.
Procesos de regulación biótica. La invasión y competencia de plantas, las plagas y su control. Se relaciona con el uso de variedades resistentes, manipulación de las fechas de siembra, espaciamiento de hileras, las acciones supresivas de plagas (plaguicidas, control biológico, técnicas culturales, control etológico, etc.).
La existencia y aprovechamiento de los bienes y servicios de los ecosistemas está supeditada a que ocurran y persistan en el tiempo las condiciones necesarias para su generación, las cuales se expresan en términos de funciones ecológicas de los ecosistemas (Martín-López, y Montes, 2020). En este sentido, entendemos por funciones de los ecosistemas “todos aquellos aspectos de la estructura y el funcionamiento de los ecosistemas con capacidad de generar servicios que satisfagan necesidades humanas de forma directa o indirecta” (De Groot, 1992).
De Groot, Wilson y Boumans (2002), tipifican las funciones de los ecosistemas en cuatro categorías, de las cuales las tres últimas dependen de las funciones de regulación:
1. Funciones de regulación: la capacidad de los ecosistemas para regular los procesos ecológicos esenciales – e.g. regulación climática, control ciclo nutrientes, control ciclo hidrológico, etc. –.
2. Funciones de sustrato: la provisión de condiciones espaciales para el mantenimiento de la biodiversidad. (También denominadas por diferentes autores como funciones de hábitat).
3. Funciones de producción: la capacidad de los ecosistemas para crear biomasa que pueda usarse como alimentos, tejidos, etc.
4. Funciones de información: la capacidad de los ecosistemas de contribuir al bienestar humano a través del conocimiento, la experiencia, y las relaciones culturales con la naturaleza –e.g. experiencias espirituales, estéticas, de placer, recreativas, etc. –.
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Es posible identificar diferentes usos o beneficios que los humanos obtenemos de dichas funciones ecosistémicas, de manera directa o indirecta, para lo cual se ha acotado el término servicios de ecosistemas o servicios ecosistémicos (Daily, 1997; Costanza et al., 1997). La evaluación de los ecosistemas del milenio, (M.E.A., por sus siglas en inglés), define los servicios ecosistémicos como “los beneficios que las personas obtienen de los ecosistemas”, los cuales incluyen servicios de aprovisionamiento como alimentos y agua; servicios de regulación como la regulación de inundaciones, sequías, degradación de la tierra y enfermedades; servicios de apoyo como la formación de suelos y el ciclo de nutrientes; y servicios culturales tales como beneficios recreativos, espirituales, religiosos y otros beneficios no materiales (M.E.A., 2003).
Por otra parte, la Plataforma Intergubernamental Científico-Normativa sobre Diversidad Biológica y Servicios de los Ecosistemas, (IPBES por sus siglas en inglés), define los servicios ecosistémicos como las “contribuciones de la naturaleza a las personas” y las clasifica en contribuciones de regulación de procesos ambientales (Creación y mantenimiento de hábitats, polinización y dispersión de semillas y otros propágulos, regulación de la calidad del aire, regulación del clima, regulación de la acidificación de los océanos, regulación de la cantidad, la ubicación y la distribución temporal del agua dulce, regulación de la calidad del agua dulce y costera, formación, protección y descontaminación de suelos y sedimentos, regulación de riesgos y fenómenos extremo, regulación de organismos y procesos biológicos perjudiciales);
de materiales y asistencia (energía, alimentos y piensos, materiales y asistencia, recursos medicinales, bioquímicos y genéticos) y no materiales (aprendizaje e inspiración, experiencias físicas y psicológicas, apoyo a identidades y mantenimiento de opciones) (IPBES, 2019).
En los agroecosistemas existen especies de plantas cultivadas y animales de cría, las cuales en su mayoría son variedades y razas comerciales introducidas, plantas arvenses, mesofauna y macrofauna y una gran variedad de microorganismos, entre otras formas de vida que se relacionan de forma directa o indirecta en la cadena trófica (Vázquez et al., 2008).
3.2 Interacciones multitróficas
Las funciones ecológicas de regulación ocurren básicamente en forma de interacciones tróficas, mediante las cuales los organismos que obtienen nutrientes y energía a lo largo de las cadenas alimentarias contribuyen a que la abundancia de especies mantenga algún grado de equilibrio dinámico en la naturaleza.
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Esas relaciones ocurren entre poblaciones que habitan y forman una comunidad, que está distribuida en una red de interacciones tróficas en la cual cada especie ejerce una función. En los ambientes terrestres, las plantas como productores primarios de esas comunidades, son capaces de transformar por medio de la fotosíntesis, componentes inorgánicos como energía solar, agua y nutrientes en biomasa que servirá de alimento y energía para toda la cadena trófica de consumidores asociados (Price, 1997; Sujii, Soares Pires, Gouveia Fontes, Harterreiten- Souza, y Rodríguez de Faria, 2020).
Los animales en general, insectos y microorganismos fitófagos son consumidores primarios, que, por alimentarse de las plantas, son plagas potenciales, cuando disminuye la producción del cultivo, reduce el valor de la cosecha o incrementa sus costos de producción. Las especies insectiles en el segundo nivel trófico tienen una posición importante en la red alimenticia, debido a que cerca del 50% de todos los insectos son fitófagos (Strong, Lawton, y Southwood,1984;
Schoonhoven, van Loon, y Dicke, 2005).
En el próximo nivel de la cadena alimentaria, están los consumidores secundarios y de orden superior, terciarios y así sucesivamente, que se alimentan de los consumidores primarios por medio de interacciones tróficas o antagónicas regulando esas poblaciones. Por eso, conocer y comprender las propiedades que rigen la dinámica de las poblaciones de las especies que componen esas redes tróficas y controlan su crecimiento, es esencial para la comprensión de la función de control del ciclo biológico en la naturaleza y su aplicación efectiva en los agroecosistemas para mejorar su productividad, resiliencia y sostenibilidad.
En los sistemas naturales y agroecosistemas, las cadenas tróficas (Price, 1980; Price, 1997) no son solamente verticales y lineales, hay una red de interacciones conocidas como redes tróficas (figura 1). Los consumidores de niveles superiores, que son los denominados depredadores, parasitoides forman una compleja red de interacción mutua entre sí y con los consumidores de primer nivel (herbívoros y fitófagos) y con las plantas. Los miembros del mismo nivel trófico pueden competir directamente por recursos, o bien pueden competir indirectamente mediante los efectos de un depredador compartido. Con el incremento del número de especies en la cadena alimenticia, el número de interacciones se incrementa exponencialmente (Olff et al., 2008).
Esas interacciones tróficas afectan la abundancia relativa de las especies de esas comunidades por causa de la competencia y del sinergismo entre ellas, en los diferentes niveles tróficos.
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El conocimiento del funcionamiento de esas intrincadas y complejas relaciones, permite entender como la introducción de un agente exótico de control biológico (control biológico clásico), puede alterar la estructura de la comunidad de los organismos benéficos existentes en un agroecosistema y las consecuencias inmediatas o de largo plazo de esa introducción en la red trófica y en la población de la plaga.
De la misma forma un cambio en la abundancia de un enemigo natural por su liberación masiva (control biológico aumentativo) puede tener un impacto inmediato o posterior en la red trófica y modificar la población de las plagas.
La mayoría de los insectos tienen una dieta altamente especializada y las plantas, generalmente están muy bien constituidas contra el ataque de insectos. Los mecanismos que subyacen a esta especialización alimentaria por parte del insecto y la resistencia a los herbívoros invasores por parte de la planta, incluyen la selección de plantas alimenticias y los procesos sensoriales involucrados en el insecto, con sus ramificaciones en el aprendizaje, la fisiología nutricional con sus sistemas de retroalimentación y el aspecto endocrinológico de la sincronización del ciclo de vida con la fenología de la planta huésped (Schoonhoven, et al., 2005).
Figura 1. Interacciones multitróficas e intervenciones antropogénicas. Fuente: Elaboración propia.
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Muchos aspectos de la fisiología, ecología y comportamiento de los organismos son gobernados por sus interacciones con organismos del mismo o de otros niveles tróficos. Las dinámicas poblacionales de los herbívoros son afectadas por ambos, plantas y carnívoros (Bergman y Tingey, 1979). Cada tipo de defensa puede ser constitutiva (siempre presente en la planta), o inducida (producida como reacción a los daños o estrés causados por la herbivoría (Schoonhoven, et al., 2005). Al producir disuasivos constitutivos o inducidos, toxinas y/o reductores de la digestibilidad, las plantas poseen una línea de protección directa contra los herbívoros. Generalmente, los herbívoros especialistas son capaces de desdoblar toxinas de vegetales, mientras que los herbívoros generalistas son capaces de desintoxicar compuestos vegetales defensivos de las plantas. Las plantas también pueden promover, ya sea constitutivamente o por inducción, la acción efectiva de los carnívoros que atacan a los herbívoros y, por lo tanto, desarrollan una protección indirecta (Schoonhoven, et al., 2005;
Dicke, 1999a).
3.3 Reconversión agroecológica
La reconversión agroecológica se puede entender como el proceso de devolver a los agroecosistemas la biodiversidad funcional perdida e incrementar y diversificar la biodiversidad productiva, mediante la implementación de prácticas agrícolas que restauren las funciones ecológicas y los servicios ecosistémicos que favorecen la producción sana de alimentos y la sostenibilidad de los modos de vida, que dependen de la agricultura. De acuerdo con la evidencia experimental, la biodiversidad y funciones ecológicas pueden restaurarse de manera que presten una serie de servicios ecosistémicos, entre ellos la regulación de la abundancia de organismos nocivos mediante la acción de depredadores, parasitoides y antagonistas (Altieri y Letourneau, 1984; Andow, 1991).
No obstante, de acuerdo con Norgaard y Sikor (1999), la colonización, extracción y actividades de producción agropecuaria han creado perturbaciones y transformaciones masivas, especialmente en bosques tropicales, disminuyendo la diversidad genética, sobreexplotando recursos naturales, abandonando prácticas agrícolas tradicionales y transformando masivamente el ambiente en las áreas de colonización reciente, lo cual ha provocado erosión y pérdida en la fertilidad del suelo. Por otra parte, la sobreutilización y/o uso inadecuado de fertilizantes,
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insecticidas y herbicidas, viene ejerciendo efectos directos en la salud humana por la toxicidad y consecuencias indirectas por el daño ecológico.
Según Nicholls y Altieri (2002), la modificación y simplificación de los ecosistemas para la producción de alimentos, los deja vulnerables a daños por plagas, expresando una relación directamente proporcional entre la intensidad de las intervenciones y el ataque de plagas. En particular, reducciones drásticas de la biodiversidad de plantas y los efectos epidémicos resultantes pueden afectar adversamente el funcionamiento de los agroecosistemas con consecuencias graves sobre la productividad y sostenibilidad agrícola.
De acuerdo a Santamaría-Guerra y González-Dufau (2016):
“los llamados sistemas orgánicos/ecológicos en Panamá son en realidad sistemas en transición agroecológica, los cuales en función del tamaño de las explotaciones, las limitaciones de recursos financieros para adquirir insumos externos y la participación en organizaciones ambientalistas, de producción ecológica han optado por diseñar sistemas de bajos insumos externos, con un enfoque holista en el manejo de los cultivos y de integración de actividades para mejorar el desempeño productivo y la resiliencia a eventos climáticos y sociales extremos” (p.36).
Altieri y Toledo (2011) afirman que las pequeñas explotaciones familiares ecológicas son tan productivas como las explotaciones campesinas convencionales, e incluso algunas estimaciones sugieren que la producción global de alimentos podría incrementarse más del 50 % con agricultura ecológica.
Según Sarandón, Flores, Gargoloff, y Blandi (2014), agricultura sustentable es aquella que permite mantener en el tiempo un flujo de bienes y servicios que satisfagan las necesidades alimenticias, socioeconómicas y culturales de la población, dentro de los límites biofísicos que establece el correcto funcionamiento de los sistemas naturales (agro ecosistemas) que lo aportan.
Por otra parte, Engel (1997); Röling y Wagemaker (1998); Santamaría-Guerra (2003); y González-Dufau, et al. (2019), consideran la sostenibilidad como una propiedad emergente de los sistemas de actividad humana durante el proceso de lograr: a) satisfacer necesidades actuales de alimentos, fibras y biomasa; b) producir amigablemente con el ambiente; y c) garantizar la persistencia de su modo de vida.
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Debido al aumento de la variabilidad climática, en especial el aumento de la frecuencia de eventos climáticos extremos como sequías, es importante estudiar los factores que afectan la resiliencia de los sistemas productivos. Resiliencia es definida como la capacidad de un sistema social o ecológico de absorber perturbaciones, manteniendo su estructura organizacional y productividad, la capacidad de auto-organización y la capacidad de adaptarse al estrés y cambiar después de una alteración (Cabell y Oelofse, 2012).
Con la integración de principios agroecológicos se disminuye la dependencia de insumos externos al sistema, que la hace vulnerable a los impactos del cambio climático, al disminuir su sostenibilidad y resiliencia. De acuerdo con Nicholls y Altieri (2013), la agroecología juega un papel importante para aumentar la resiliencia de los sistemas biológicos. Los pequeños agricultores que utilizan modelos agroecológicos en sus sistemas productivos han podido afrontar mejor los efectos del cambio climático (principal causa que los sistemas sean menos resilientes). Por otra parte, se fortalece la resiliencia social, que es definida como la “capacidad de un grupos o comunidades a adaptarse frente a elementos externos que causan estrés, sean sociales, políticos o ambientales” (Nicholls y Altieri, 2013).
La comprensión de las interacciones entre los servicios ecosistémicos de regulación y las prácticas de manejo, es necesaria para la toma de decisiones relativas a la gestión de los agroecosistemas y la conservación de la biodiversidad (Pérez y Marasas, 2013). Por otra parte, la integración de la biodiversidad de plantas y animales aumenta las interacciones y sinergismos y optimiza las funciones y procesos ecológicos del agro ecosistema permitiéndole autorregular su funcionamiento (Salazar, 2013).
De acuerdo con Altieri y Nicholls (2007), la aplicación de principios agroecológicos con fines de reconversión se centra sobre dos pilares fundamentales:
I. El mejoramiento de la calidad del suelo, incluyendo una biota edáfica más diversa;
II. El manejo del hábitat mediante la diversificación temporal y espacial de la vegetación, que fomenta una entomofauna benéfica, así como otros componentes de la biodiversidad.
El proceso de incorporación de principios, prácticas y tecnologías con fines de reconversión agroecológica de los sistemas productivos de la agricultura familiar debe considerar como primera condición la participación de los actores locales, es decir de los productores y las
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productoras, porque “la agroecología requiere de saberes locales, creatividad y principios aplicados de una manera distinta en cada realidad” (Rosset, 2016, p2). Eso significa que los modelos tradicionales de asistencia técnica y/o transferencia de tecnología son inapropiados para promover la reconversión agroecológica de los sistemas productivos.
Por su parte, para estos procesos gana relevancia la Innovación Agroecológica Participativa (IAP), definida como la síntesis de la innovación institucional con la innovación tecnológica, obtenida bajo la premisa de que el conocimiento socialmente relevante para la innovación se genera en el contexto de su aplicación y de sus implicaciones (Santamaría-Guerra, 2015;
González-Dufau et al., 2019). Al valorar que las innovaciones agroecológicas son contexto específicas se resalta que “los diseños agroecológicos son específicos del sitio, y lo que se puede replicar en otro sistema no son las técnicas, sino las interacciones ecológicas y sinergias que gobiernan la sostenibilidad” (Altieri y Nicholls, 2007, p. 8). En lo institucional la IAP propone el cambio de las “reglas del juego” que han prevalecido en la relación entre investigadores, extensionistas y productores para la transformación de la agricultura, mientras que, en lo tecnológico, la promesa es la construcción colectiva de tres soberanías: energética, tecnológica y alimentaria, en el marco de una estrategia de innovación agroecológica (Altieri y Nicholls, 2011).
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IV. MATERIALES Y MÉTODOS
4.1 Caracterización de sistemas productivos e identificación de factores críticos
Para determinar la tipología de sistemas productivos hortícolas se siguió el enfoque de la Evaluación Internacional del Conocimiento, Ciencia y Tecnología para el Desarrollo (2009), (IAASTD, por sus siglas en inglés), que tipifica los sistemas según uso de fuerza de trabajo, tipo y procedencia de los insumos utilizados, vinculación con los mercados, diversificación productiva y principales actores y saberes que lo gestionan (Nivia et al., 2009). Para obtener la información para la tipificación e identificar los factores críticos que los afectan, para las tierras altas de Chiriquí, se utilizó la técnica del Sondeo Rápido, según la propuesta original de Hildebrand (1981). Se formuló una guía con entrevistas con preguntas semi abiertas (Anexo 1), para realizar entrevistas semi estructuradas con informantes claves, mediante salidas diarias de dos investigadores que con base al análisis de la información y experiencias de campo identificaban nuevos informantes claves y ajustaban la guía de interacción con los mismos (Hildebrand, 1986; Engel y Salomón, 1994; Chambers, 1992).
En total se realizaron 16 entrevistas a informantes claves, que incluye a productores hortícolas, investigadores agrícolas, extensionistas, promotores ambientalistas involucrados en programas de conservación de recursos naturales y protección de las cuencas hidrográficas, comercializadores de agroquímicos y dirigentes de las organizaciones de productores. Por sus vivencias, experiencias y capacidad de empatizar con otros actores del territorio, a los informantes claves se les solicitó recomendar otras personas a entrevistar.
Previo consentimiento de los entrevistados las entrevistas fueron grabadas y transcritas posteriormente para el análisis y consolidación de la información. El análisis estadístico consistió en estadísticas descriptivas, principalmente de frecuencias de las respuestas. Los resultados así obtenidos fueron compartidos con productores, los cuales agregaron sus observaciones ampliando los factores críticos y avalaron la tipología obtenida. En la CNB se utilizó la información obtenida por Jiménez, Santamaría-Guerra, Santos, González D., y Torres (2018), bajo el enfoque de la IAASTD, y la aplicación de una encuesta estructurada a una muestra representativa de los sistemas hortícolas.
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4.2 Estado de la biodiversidad y la calidad del suelo de los sistemas productivos caracterizados
La información obtenida en la caracterización e identificación de los factores críticos se utilizó para seleccionar seis sistemas representativos de la tipología propuesta, para determinación de indicadores de calidad del suelo y el estado de la biodiversidad, como los principales determinantes ecológico-productivas de los factores críticos consensuados con los productores.
El el registro y cálculo de indicadores se realizó siguiendo la metodología desarrollada por Vázquez (2013); Altieri, (2013) y contextualizada para la CNB por Santamaría-Guerra, González-Dufau, Torres, Vázquez y Mariano (2018). En cuanto a la Calidad del Suelo (CS), se calculó con base a cuatro variables: Calidad: física (CFI), Calidad químicas (CQU), Calidad biológica (CBI) y la apariencia (AP) y sus respectivos parámetros.
A partir de la toma de muestras de suelo en los seis sistemas, sus análisis fueron realizados en el laboratorio del Instituto de Innovación Agropecuaria de Panamá (IDIAP), según técnicas descritas por Villarreal y Name (1996, 2013), y se registraron las características de los suelos y se calcularon las variables CFI y CQU.
La variable CFI, se calculó consideraron como parámetros el color, porcentaje de arena, porcentaje de limo y porcentaje de arcilla; en cuanto a la variable CQU se consideraron los valores obtenidos de pH del suelo, porcentaje de materia orgánica (MO), contenido de fósforo (P), potasio (K), manganeso (Mn), hierro (Fe), zinc (Zn) y cobre (Cu), en mg/l; y los valores de calcio (Ca), magnesio (Mg) y aluminio (Al), en Cmol/kg.
La variable CBI se calculó utilizando como parámetros, los resultados del análisis de la macrofauna del suelo: abundancia de individuos (N), índice de Shannon Wiener (H’=), riqueza (S), relación detritívoros/no detritívoros y relación lombrices/hormigas.
La variable AP se calculó mediante observaciones y mediciones realizadas en campo para los parámetros textura, profundidad, drenaje y pendiente. Los parámetros se evaluaron siguiendo la metodología de Nicholls, Altieri, Dezaniet, Lana Feistauer y Ouriques (2004),
contextualizada para las condiciones locales del estudio.
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En cuanto al indicador biodiversidad (B) se consideraron tres variables: biodiversidad arbórea, biodiversidad de la mesofauna, y biodiversidad de la macrofauna. Los parámetros para cada una de estas variables consistieron en número de individuos (N); y los índices de equitatividad según Shannon Weaver (H”); Riqueza (S); dominancia de Simpson (λ) y riqueza de especies de Margalef (DMg= S-1/lnN) (Shannon, 1948; Simpson, 1949; Margalef, 1951).
Para la biodiversidad arbórea se realizó un censo forestal en cada finca, el cual consistió en ubicar, identificar y cuantificar las especies de árboles presentes en cada uno de los sistemas, para su registro y posterior análisis.
La estimación de la mesofauna (invertebrados pequeños de diámetro entre 0.2 - 2 mm) se realizó utilizando trampas de caída libre (Pitfall), que consistieron en frascos de cristal con tapas; que contenían una solución de formaldehído al 4% y detergente; colocadas aleatoriamente en transectos dentro de cada sistema, las cuales se introdujeron al nivel del suelo sin tapa y al cabo de 24 horas se retiraron y trasladaron al laboratorio para el análisis de su composición (Zerbino et al., 2008 citado por Cabrera-Dávila (2014).
La macrofauna (animales que poseen un ancho de cuerpo o diámetro mayor de 2 mm y una longitud igualo mayor de 10 mm), se determinó en parcelas divididas mediante sitios fijos de muestreos de parcelas 250 m2, divididas en transectos y en cada uno de estos, se hicieron cinco perforaciones de 25 x 25 x 20 cm en el suelo; se extrajo el suelo y se colocó sobre una superficie plástica (bolsa de polietileno), para revisar y cuantificar en campo los organismos visibles (Cabrera-Dávila, 2014). Se registraron los organismos detritívoros, no-detritívoros, lombrices y hormigas para el cálculo de la variable CBI.
Se definió la escala de registro de las variables de 1 a 5, en la cual el 5 representa el óptimo existente o deseado. Los parámetros de las variables que conforman cada indicador fueron agrupados en forma ascendente o descendente de acuerdo al efecto que el valor alto de un índice puede tener sobre la calidad del suelo o la biodiversidad de especies. Si el efecto fue considerado
"deseable", entonces se valoraron los parámetros según el criterio de "mayor es mejor" y si el efecto fue considerado “no deseado”, entonces se valoraron según el criterio de "menor es mejor". La ponderación de los valores de la escala está dada por las condiciones locales. Para cada uno de los parámetros evaluados, tanto de calidad de suelo como de biodiversidad se establecieron los valores de la escala, las cuales, están disponibles en el Anexo 2.
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Para determinar el valor a escala de las variables (V) se utilizó la fórmula V=Σ [(1*n) + (2 * n) + (3 * n) + (4 * n) + (5 * n)]/N, donde 1, 2, 3, 4, 5 son los valores de la escala; n es el número de parámetros con cada valor de la escala; N es el total de parámetros. La calificación de cada parámetro se contextualizó a las condiciones locales (Santamaría-Guerra et al., 2018).
Luego de registrados y calificados los parámetros y variables, los indicadores fueron calculados según las fórmulas: CS = Σ [CFI + CQU + 2CBI + AP]/5
B= Σ [Arbórea + Mesofauna + Macrofauna]/3.
4.3 Colecta e identificación de reguladores naturales de las principales plagas
Con la información obtenida mediante el sondeo, en consenso con las productoras y los productores, se identificaron las principales plagas que afectan los cultivos más importantes de la RO y se realizó mediante una prospección durante el período enero a marzo del 2017, con el objetivo de colectar e identificar los reguladores naturales y los organismos nocivos asociados a cultivos hortícolas con manejo orgánico y convencional, en sistemas productivos de la agricultura familiar. En cada sistema productivo se seleccionó una area de muestreo de 250 m2, en la cual se delimitaron transectos con sitios fijos de muestreo. Los muestreos se realizaron semanalmente a través de registros y capturas manuales de insectos plagas e insectos benéficos del follaje. Los insectos colectados en el campo se llevaron al laboratorio de Entomología del IDIAP, David, Chiriquí para su identificación taxonómica.
Para la identificación de los parasitoides se colectaron estados inmaduros de las plagas más importantes (complejo mosca blanca Trialeurodes vaporariorum (Westwood)/Bemisia tabaci Genadius, mosquita minadora Liriomyza Mik spp., palomilla dorso de diamante (PDD) Plutella xylostella (L.), y áfidos) con síntomas de parasitoidismo, las cuales se ubicaron en el laboratorio en cápsulas de gel y/o cámaras de emergencia. Una vez se observó la salida de adultos de los parasitoides, estos se tomaron con aspiradores de boca o pinceles para posteriormente realizar montajes en portaobjetos, para su identificación y conservación.
Para la identificación de los depredadores se colectaron aquellos individuos que se observaron alimentándose sobre las poblaciones de las plagas en el campo, con la ayuda de aspiradores bucales. Se ubicaron en platos Petri con papel humedecido y para comprobar su hábito
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depredador se le suministraron estados inmaduros de la plaga en hojas de sus respectivos cultivos en que fueron capturados.
Los especímenes plagas que se observaron infectados con entomopatógenos se ubicaron en cámaras húmedas y se transportaron en estas condiciones al laboratorio; en donde se realizó la desinfección superficial, aislamiento, purificación y conservación de los patógenos (Leucona , 1995). Se realizó la caracterización morfofisiológica y molecular de las cepas nativas de los hongos entomopatógenos colectados para determinar su identidad. La metodología en detalle está disponible en González et al., 2015 (Anexo 3.1) y González et al., 2020b (Anexo 3.2).
También se caracterizó morfológicamente el micopatógeno Akanthomyces lecanii (Zimm.) Spatafora, Kepler & B. Shrestha encontrado hiperparasitando soros de Hemileia vastatrix Berkeley & Brome, en el cultivo de café (González et al., 2020c (Anexo 3.3).
La identificación taxonómica de algunas plagas importantes como áfidos de la lechuga, se enviaron al Museo de Entomología de la Universidad Nacional Agraria en Managua, Nicaragua y la de los diferentes reguladores naturales obtenidos en el campo se hizo con la ayuda de claves taxonómicas para género y especie (Araúz y Bernal, 2005; Heraty, Polaseck, y Schauff, 2008;
Myartseva, Ruiz-Cansino, Coronado-Blanco y Corona-López, 2010). La identificación de algunos especímenes, tanto de plagas como de reguladores naturales se realizó mediante comparación con individuos conservados en la colección de artrópodos del IDIAP y por envío a especialistas, en el Museo Natural de Londres, Inglaterra.
4.4 Evaluación y selección de reguladores naturales de las principales plagas
Se evaluó el potencial biótico de la mosca blanca de los invernaderos (T. vaporariorum (Westwood)) sobre plantas de papa y tomate y se establecieron ensayos para evaluar la interacción parasitoides-plaga-planta en condiciones de invernáculo, laboratorio y de campo.
Los parasitoides estudiados fueron Eretmocerus eremicus (Rose & Zolnerovich), regulador de T. vaporariorum (Westwood), en dos cultivares de pimentón y uno de tomate y D. insulare (Cresson), regulador de la palomilla dorso de diamante (PDD) P. xyllostella (L.) en cuatro variedades de repollo. Adicionalmente, se evaluó el potencial patogénico de cepas nativas de B.
bassiana y C. javanica (Frieder. & Bally) Samson & Hywel-Jones) como reguladores naturales de la broca del café (H. hampei (Ferrari)).
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4.4.1 Potencial biótico de la plaga Trialeurodes vaporariorum
Para determinar el potencial biótico (duración, tasa de sobrevivencia preimaginal, relación de sexos, longevidad, fecundidad y los parámetros demográficos) se estableció el pie de cría de T.
vaporariorum (Westwood) en papa y en tomate). Las actividades se llevaron a cabo en las instalaciones del Instituto de Innovación Agropecuaria (IDIAP), Estación Experimental de Cerro Punta. La metodología y el análisis estadístico de los datos de estos experimentos se puede consultar en detalle en González et al., 2018a (Anexo 3.4).
4.4.2 Parasitoidismo de Eretmocerus eremicus sobre Trialeurodes vaporariorum en pimentón y tomate
Se evaluó en condiciones controladas de invernáculo el desempeño del parasitoide Er. eremicus sobre T. vaporariorum (Westwood), se crio en tomate cv. Moneymaker y se mantuvo en una cámara climática a 22 °± 1°C y 50 % de HR con un fotoperíodo de 12:12 h, luz: oscuridad. Se recolectaron insectos adultos utilizados en los experimentos de esta colonia y se mantuvieron durante siete días en una jaula de madera (50 cm x 50 cm x 56 cm) en plantas de tomate. A partir de esta cría, se transfirieron moscas blancas adultas de cero a siete días de edad y se confinaron al envés de las hojas de las tres plantas hospedantes/cultivares utilizando jaulas clip de 2,5 cm de diámetro y se dejaron ovipositar durante 24 h. Después de 24 h, se eliminaron todas las moscas blancas con un aspirador.
Se infestaron de cuatro plantas de pimentón dulce Capsicum annuum (cv. Goldenwonder y cv.
Yolowonder) y tomate (cv. Moneymaker) con mosca blanca como se describió anteriormente.
La metodología y el análisis estadístico de los datos de estos experimentos se puede consultar en detalle en González, et al., 2020a (Anexo 3.5).
4.4.3 Parasitoidismo de Diadegma insulare sobre Plutella xylostella en repollo
En condiciones de campo se hicieron observaciones y registros en un experimento de evaluación de rendimiento de cultivares de repollo, llevada a cabo en la Estación Experimental de Cerro Punta, del Instituto de Innovación Agropecuaria de Panamá (IDIAP), las coordenadas por el sistema universal transversal de Mercator (UTM por sus siglas en inglés) son 0327210 y 0979066 de latitud y longitud respectivamente, en la provincia de Chiriquí durante los meses de abril a mayo del 2016.
